摘要：本文介紹了vxworks操作系統的技術特點，給出了一種vxworks操作系統下實現實時多任務程序的一種方法，并利用軟件邏輯分析儀windview對程序運行結果進行了分析。

　　關鍵詞:嵌入式實時操作系統;信號量;中斷服務程序

　　1 引言

　　隨著信息技術的快速發(fā)展和應用，計算機的發(fā)展正顯示出微型化和專業(yè)化的趨勢。目前，嵌入式系統已得到廣泛應用，實時系統在各高精尖技術領域得到迅猛發(fā)展,具有實時操作系統的計算機系統也得到了廣泛的應用。實時操作系統是嵌入式應用軟件的基礎和開發(fā)平臺,它不同于分時操作系統,它的主要任務是對事件進行實時的處理。雖然事件可能在無法預知的時刻到達,但是軟件必須在事件發(fā)生時在嚴格的時限內做出響應。在實時操作系統下設計實時多任務程序是實現實時系統的重要一環(huán)，本文介紹了vxworks操作系統的技術特點，給出了一種在vxworks操作系統下實時多任務程序的設計方法，經過仿真，驗證了這種設計方法的可行性和有效性。

　　2 vxworks操作系統簡介

　　vxworks就是一個由wrs公司推出的嵌入式實時操作系統,具有多任務、可裁減、可靠性好、實時性高等特點, 是業(yè)界公認的性能出色的一種實時操作系統。vxworks實時操作系統由400多個相對獨立的、短小精煉的目標模塊組成，用戶可根據需要選擇適當模塊來裁剪和配置系統，這有效地保證了系統的安全性和可靠性。系統的鏈接器可按應用的需要自動鏈接一些目標模塊。這樣，通過目標模塊之間的按需組合，可得到許多滿足功能需求的應用。vxworks操作系統的基本構成模塊主要包括以下部分：高效的實時內核wind、兼容實時系統標準posix、i/o系統、本機文件系統、文件i/o系統、網絡特性、虛擬內存（可選單元vxvmi）、共享內存（可選單元vxmp）、駐留目標工具、wind基類、工具庫、性能優(yōu)化、目標代理、板級支持包、vxworks仿真器（vxsim）。

　　vxworks中與構建實時多任務系統有關的內容如下：

　　1）wind內核任務調度策略

　　wind內核采用基于優(yōu)先級的搶占式調度法作為它的缺省策略，同時它也提供了輪轉調度法。

　　基于優(yōu)先級的搶占式調度，具有很多優(yōu)點。這種調度方法為每個任務指定不同的優(yōu)先級。沒有處于阻塞或懸置態(tài)的最高優(yōu)先級任務將一直運行下去。當更高優(yōu)先級的任務由就緒態(tài)進入運行時，系統內核立即保存當前任務的上下文，切換到更高優(yōu)先級的任務。而輪轉調度法分配給處于就緒態(tài)的每個同優(yōu)先級的任務一個相同的執(zhí)行時間片。

　　2）信號量

　　vxworks信號量是提供任務間通信、同步和互斥的最優(yōu)選擇,也是提供任務間同步和互斥的主要手段。vxworks 提供3 種信號量來解決不同的問題。

　　a. 二進制信號量：二進制信號量（binary）能夠滿足任務間的互斥和同步,需要的系統開銷最小。當一個任務調用semtake()請求一個信號量時,如果此時信號量可用,信號量會被清零,并且任務立即繼續(xù)執(zhí)行；如果信號量不可用,任務會被阻塞來等待信號量。

　　b. 互斥：互斥信號量（mutex）用來實現對共享資源的保護，當兩個以上的任務共享同一塊內存緩沖區(qū)或同一個i/o設備之類的資源時,可能會發(fā)生競爭狀態(tài)�；コ庑盘柫靠梢酝ㄟ^對共享資源上鎖,實現高效的互斥訪問。

　　c. 計數器信號量：計數器信號量（count）是實現任務同步和互斥的另一種手段。計數器信號量除了像二進制信號量那樣工作外,還保持對信號量釋放次數的跟蹤。

　　3) 中斷服務程序

　　vxworks的所有中斷服務程序使用同一中斷堆棧，它在系統啟動時就已根據具體的配置參數進行了分配和初始化，因此，必須保證它的大小，以使它能滿足最壞的多中斷情況。為了快速響應中斷，中斷服務程序isr運行在特定的空間，不同于其它任何任務，中斷處理沒有任務的上下文切換。中斷也有缺陷：isr不運行在常規(guī)的任務上下文，它沒有任務控制塊。對于isr的基本約束就是它們不能激活那些可能使調用程序阻塞的函數。

　　3 實時多任務程序設計

　　在一個實時系統中,中斷處理是至關重要的，系統通過中斷機制響應外部事件,并對外部事件作出處理,系統對中斷的響應速度和中斷服務程序的處理速度直接反映了實時系統的性能。vxworks提供函數intconnect(),它允許將指定的ｃ函數與任何中斷相聯系。這個指定的ｃ函數就是這個中斷的中斷服務程序, 中斷服務程序必須盡快結束,以免阻塞低優(yōu)先級的中斷,它不同于普通的任務模塊,必須滿足特殊的要求就是不許阻塞。為了既保證中斷服務程序盡快結束而且又避免isr在調用函數時受到約束，這時可以使用信號量來將中斷與任務相聯系，用任務來完成irs的功能，建立實時多任務系統。

　　具體的做法為，先利用函數taskspamn()來創(chuàng)建多個任務，建立多任務環(huán)境，與中斷相聯系的任務處于高優(yōu)先級，利用semtake(semid)使該任務等待信號量而處于阻塞狀態(tài)，只有當相應的中斷到來時，中斷服務程序執(zhí)行semgive(s